專利名稱：一種巖土細(xì)觀力學(xué)試驗(yàn)的三軸可調(diào)顯微觀測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于巖土工程試驗(yàn)儀器領(lǐng)域，特別涉及在巖土細(xì)觀力學(xué)試 驗(yàn)中的三軸可調(diào)顯微觀測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
巖土遇水軟化現(xiàn)象普遍存在于國(guó)內(nèi)外諸多重大工程中，是造成邊 坡、基坑、隧道等產(chǎn)生變形破壞或安全隱患的關(guān)鍵之所在。具體來(lái)說(shuō), 由于水一力對(duì)巖土的耦合作用使得巖土體內(nèi)部礦物顆粒連接被削弱， 加上巖土體中粘土礦物膨脹的不均勻性，共同導(dǎo)致了巖土體內(nèi)部與表
面微裂紋的產(chǎn)生，；隨著水與巖土體相互作用的加劇，巖土體中微裂 紋不斷擴(kuò)展、匯合，巖土體宏觀強(qiáng)度也在不斷降低，最終由于宏觀裂 隙的貫通導(dǎo)致軟巖的破壞。
由此可見，巖土體表面微裂紋的產(chǎn)生、擴(kuò)展及連通的過(guò)程也正對(duì) 應(yīng)著巖土體軟化的過(guò)程，所以，可以通過(guò)開展巖土軟化細(xì)觀力學(xué)試驗(yàn)， 來(lái)全程跟蹤水一巖相互作用下巖土表面裂隙和裂紋的產(chǎn)生和發(fā)展，最 終揭示巖土內(nèi)部損傷的演化規(guī)律。目前，研究巖土體的細(xì)觀力學(xué)試驗(yàn) 儀器中壓力室以立式為主，這就要求光學(xué)顯微觀測(cè)系統(tǒng)顯微鏡鏡頭軸 向應(yīng)處于水平方向。因此，設(shè)計(jì)一套顯微鏡鏡頭軸向處于水平方向的 簡(jiǎn)單，高效并易于操作的三軸可調(diào)顯微觀測(cè)系統(tǒng)成為開展巖土軟化細(xì) 觀力學(xué)試驗(yàn)的必然要求，具有十分重要的科學(xué)意義與廣闊的應(yīng)用前景。
但是目前顯微鏡主要用于垂向觀察，現(xiàn)有一般顯微鏡支架也以滿
足垂向觀察要求為主；特制的為觀察大型樣品的顯微鏡萬(wàn)能支架有的
也只用于垂向觀察，個(gè)別可進(jìn)行一定角度的調(diào)節(jié)，但是對(duì)于滿足水平向觀察并方便的進(jìn)行三軸細(xì)調(diào)的顯微鏡支架當(dāng)前并沒有很好的解決方案。本發(fā)明就是以滿足顯微鏡三軸細(xì)調(diào)為目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有的巖石三軸和土三軸加載系統(tǒng)，提供一種能在水與巖土體耦合作用過(guò)程中進(jìn)行細(xì)觀觀察的三軸可調(diào)顯微觀測(cè)系統(tǒng)。
為達(dá)到本發(fā)明的目的，采用的技術(shù)方案如下
基于巖石三軸和土三軸加載系統(tǒng)的三軸可調(diào)顯微觀測(cè)系統(tǒng)，包括一臺(tái)顯微鏡， 一套顯微鏡所用的萬(wàn)能支架。
與顯微鏡配套的萬(wàn)能支架由以下幾部分組成
1. 支座
支架的底座為鑄鐵塊，其自身質(zhì)量保證顯微鏡安放到支架上之后能夠穩(wěn)定的工作。
2. 豎向位移調(diào)節(jié)系統(tǒng)
豎向調(diào)節(jié)系統(tǒng)由兩部分組成， 一為粗調(diào)系統(tǒng)，由豎向支桿和豎向移動(dòng)固定環(huán)組成，使用時(shí)，將豎向移動(dòng)固定環(huán)固定到需要的位置，上面放上豎向橫向連接器，即可以使顯微鏡放到我們想要安放的大體豎向高度；另一部分為細(xì)調(diào)系統(tǒng)，由相互嵌合的兩塊鑄鐵塊組成，其中一塊鑄鐵塊上的螺紋與另一塊鑄鐵塊上旋鈕上的螺紋相互符合，當(dāng)旋轉(zhuǎn)旋鈕時(shí)，可移動(dòng)的鑄鐵塊即可沿固定的鑄鐵塊表面上下移動(dòng)。
3. 橫向位移調(diào)節(jié)系統(tǒng)
橫調(diào)節(jié)系統(tǒng)也由兩部分組成， 一為粗調(diào)系統(tǒng)，由豎向橫向連接器和橫向支桿組成，豎向橫向連接器中的橫向孔內(nèi)有一圈小鋼珠，這樣
橫向支桿可以手動(dòng)靈活的橫向移動(dòng)；另一部分為細(xì)調(diào)系統(tǒng)，由固定橫桿和套在固定橫桿上的移動(dòng)塊體組成，當(dāng)移動(dòng)塊體上的旋鈕旋轉(zhuǎn)時(shí)，移動(dòng)塊體可沿著固定橫桿的軸向移動(dòng)；固定橫桿與豎向位移細(xì)調(diào)系統(tǒng)
中的移動(dòng)鑄鐵塊固定在一起。
4. 顯微鏡鏡頭軸向調(diào)焦系統(tǒng)
顯微鏡鏡頭軸向調(diào)焦系統(tǒng)的支撐桿固定在橫向位移細(xì)調(diào)系統(tǒng)的移動(dòng)塊體上，顯微鏡本身的調(diào)節(jié)系統(tǒng)套在支撐桿上，當(dāng)顯微鏡本身的調(diào)焦旋鈕旋轉(zhuǎn)時(shí)，顯微鏡可以沿著顯微鏡鏡頭軸向移動(dòng)。
由于豎向調(diào)節(jié)系統(tǒng)，橫向調(diào)節(jié)系統(tǒng)，顯微鏡鏡頭軸向調(diào)焦系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方向互為90度角，所以本支持系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)顯微鏡觀察的三軸可調(diào)。
本發(fā)明在巖土軟化細(xì)觀力學(xué)試驗(yàn)中的應(yīng)用
1. 根據(jù)巖石三軸或土三軸加載系統(tǒng)的位置及壓力室內(nèi)巖樣的高度，初步安裝好三軸可調(diào)顯微觀測(cè)系統(tǒng)。
2、 啟動(dòng)巖石三軸或土三軸加載系統(tǒng)，巖土試件開始受到水-力共同作用，調(diào)節(jié)橫向位移粗調(diào)系統(tǒng)，豎向位移粗調(diào)系統(tǒng)和顯微鏡鏡頭軸向調(diào)焦系統(tǒng)，對(duì)試上表面各部分進(jìn)行顯微放大監(jiān)測(cè)，找到要觀察的巖土表面裂紋。
3、根據(jù)巖土表面裂紋的發(fā)展，調(diào)節(jié)橫向位移細(xì)調(diào)系統(tǒng)旋鈕和豎向位移細(xì)調(diào)系統(tǒng)旋鈕，跟蹤裂紋的發(fā)展。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為
1) 能夠?qū)崿F(xiàn)顯微鏡觀察的三軸可調(diào)，為巖土軟化細(xì)觀力學(xué)試驗(yàn)提供了有效的裂紋觀察工具。
2) 操作簡(jiǎn)單，方便，易于掌握。
3) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠，便于維護(hù)。


圖1是本發(fā)明的組成部分示意圖。
其中—支座，[2]——豎向支桿 —一豎向移動(dòng)固定環(huán)[4]——豎向移動(dòng)固定環(huán)橫向固定旋鈕 ——豎向橫向連接器[6]——橫向連接桿系固定塊 ——橫向支桿[8]——豎向移動(dòng)固定環(huán)固定旋鈕_一豎向微調(diào)調(diào)節(jié)旋鈕[10]——豎向細(xì)調(diào)鑄鐵塊(橫向連接系
固定塊)-——豎向細(xì)調(diào)鑄鐵塊[12]——橫向微調(diào)固定橫桿-——橫向微調(diào)調(diào)節(jié)旋鈕[14]——橫向微調(diào)系統(tǒng)移動(dòng)塊體——鏡頭軸向微調(diào)支撐桿[16]——鏡頭軸向微調(diào)調(diào)節(jié)旋鈕[17]——顯微鏡軸向細(xì)調(diào)移動(dòng)塊[18]——顯微鏡圖2是具體實(shí)施方式
流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的使用方式。儀器安裝使用步驟如下
1、 根據(jù)巖土三軸加載系統(tǒng)的位置，擺放好支座[l]，將豎向支桿[2]固定在支座[1]上。
2、 根據(jù)巖土三軸加載系統(tǒng)壓力室內(nèi)巖樣或土樣的高度，確定豎
向移動(dòng)固定環(huán)[3]的高度，豎向移動(dòng)固定環(huán)固定旋鈕[8]。
3、 安放好豎向橫向連接器[5]，橫向支桿[7]，橫向連接桿系固定塊[6][10]，豎向位移細(xì)調(diào)系統(tǒng)[10][11][9]，橫向位移細(xì)調(diào)系統(tǒng)[12] [14] [13]和鏡頭軸向微調(diào)支撐桿[15]。
4、 將顯微鏡[18][17][16]與支撐桿[15]連接好。
5、 調(diào)節(jié)橫向位移粗調(diào)系統(tǒng)，豎向位移粗調(diào)系統(tǒng)和顯微鏡鏡頭軸向調(diào)焦系統(tǒng)，找到要觀察的巖土表面裂紋。
6、 根據(jù)巖土體表面裂紋的發(fā)展，調(diào)節(jié)橫向微調(diào)調(diào)節(jié)旋鈕[13]和豎向微調(diào)調(diào)節(jié)旋鈕[9]，跟蹤裂紋的發(fā)展。
權(quán)利要求
1、一種巖土細(xì)觀力學(xué)試驗(yàn)的三軸可調(diào)顯微觀測(cè)系統(tǒng)，其特征在于可在巖土軟化過(guò)程中，全程動(dòng)態(tài)跟蹤巖土表面裂隙和裂紋的產(chǎn)生和發(fā)展，最終揭示巖土內(nèi)部損傷的演化規(guī)律。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三軸可調(diào)顯微觀測(cè)系統(tǒng)，其特征在于 由顯微鏡和萬(wàn)能支架組成，所述萬(wàn)能支架能夠使顯微鏡鏡頭軸線處于 水平面上時(shí)實(shí)現(xiàn)三軸可調(diào)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的萬(wàn)能支架，其特征在于由支座，豎向 支桿，豎向移動(dòng)固定環(huán)，豎向橫向連接器，橫向連接桿系，豎向微調(diào) 系統(tǒng)，橫向微調(diào)系統(tǒng)，鏡頭軸向微調(diào)系統(tǒng)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的橫向連接桿系，其特征在于由2個(gè)橫 向支桿，兩個(gè)橫向連接桿系固定塊組成，其中一個(gè)橫向連接桿系固定 塊同時(shí)作為豎向細(xì)調(diào)鑄鐵塊使用。橫向連接桿系安置在豎向橫向連接 器上，并與豎向微調(diào)系統(tǒng)相連。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3和4所述的豎向微調(diào)系統(tǒng)，其特征在于由相 互嵌合的兩塊豎向細(xì)調(diào)鑄鐵塊， 一個(gè)豎向微調(diào)調(diào)節(jié)旋鈕組成，其中一 個(gè)豎向細(xì)調(diào)鑄鐵塊同時(shí)作為橫向連接桿系固定塊使用。豎向微調(diào)系統(tǒng) 安置在橫向連接桿系上，并與橫向微調(diào)系統(tǒng)相連。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3和5所述的橫向微調(diào)系統(tǒng)，其特征在于由橫 向微調(diào)固定橫桿，橫向微調(diào)系統(tǒng)移動(dòng)塊體，和橫向微調(diào)調(diào)節(jié)旋鈕組成。 橫向微調(diào)系統(tǒng)安置在豎向微調(diào)系統(tǒng)上，并與鏡頭軸向微調(diào)系統(tǒng)相連。
7、 根據(jù)權(quán)利要求3和6所述的鏡頭軸向微調(diào)系統(tǒng)，其特征在于由鏡頭軸向微調(diào)支撐桿顯微鏡軸向細(xì)調(diào)移動(dòng)塊和鏡頭軸向微調(diào)調(diào)節(jié) 旋鈕組成。鏡頭軸向微調(diào)系統(tǒng)安置在橫向微調(diào)系統(tǒng)上，并與顯微鏡相 連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種巖土軟化細(xì)觀力學(xué)試驗(yàn)的三軸可調(diào)顯微觀測(cè)系統(tǒng)，該裝置由顯微鏡和萬(wàn)能支架組成，其中萬(wàn)能支架包括支座，豎向支桿，豎向移動(dòng)固定環(huán)，豎向橫向連接器，橫向連接桿系，豎向微調(diào)系統(tǒng)，橫向微調(diào)系統(tǒng)，鏡頭軸向微調(diào)系統(tǒng)。其特征在于可在巖土軟化過(guò)程中，全程動(dòng)態(tài)跟蹤巖土表面裂隙和裂紋的產(chǎn)生和發(fā)展，最終揭示巖土內(nèi)部損傷的演化規(guī)律。主要優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)顯微鏡觀察的三軸可調(diào)，為巖土軟化細(xì)觀力學(xué)試驗(yàn)提供了有效的裂紋觀察工具，并且操作簡(jiǎn)單、方便，易于掌握。
文檔編號(hào)G01N33/24GK101464450SQ20091003662
公開日2009年6月24日 申請(qǐng)日期2009年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月13日
發(fā)明者動(dòng) 劉, 周翠英, 磊 張, 朱鳳賢, 煒 黃 申請(qǐng)人:中山大學(xué)